ถ้ารถไฟฟ้ามี Transmission จะเสียกำลังหรือประหยัดพลังงาน?

[ซิ่งเข้าส้วม]

รถไฟฟ้ามอเตอร์เดี่ยวทุกวันนี้มีข้อเสียคือความเร็วสูงสุดค่อนข้างต่ำ ตัวเล็กอาจจะไม่ถึง 100 km/h ตัวใหญ่หน่อยที่ราคาเอื้อมถึงก็จะอยู่ที่ 140 km/h เช่น Leaf หรือ ZS EV

เลยสงสัยว่าถ้ามีระบบเกียร์เข้ามารถมันจะมีความเร็วสูงสุดมากขึ้น แต่มันจะเสียกำลังระหว่างชิ้นส่วนเยอะจนไม่คุ้มหรือเปล่าครับ?

ผู้เชี่ยวชาญด้านฟิสิกส์ เครื่องกลให้คำตอบที

[Sacrifice]

ผมติด F Phy เรียนๆ ดรอปๆ มาหลายรอบ แน่นมาก

อ. บอก Transmission ทำให้สูญเสีย efficiency
ดังนั้นการเอามอเตอร์ปั่นตรงๆ เลย ทำดีกว่า ใช้พลังงานน้อยกว่า

แต่ถ้าอยากให้มีเกียร์ set มอเตอร์ให้  torque ต่ำ แล้วใส่เกียร์เข้าไป เพื่อจะได้เล่นเกียร์ก็ย่อมได้
แต่จะเปลืองพลังงานและพื้นที่ในรถ

[delete]

ผมว่า เกียร์มันทำหน้าที่ ทดแรง อยู่แล้ว
แต่มอเตอร์ กับเครื่องยนต์ การทำงานแตกต่างกัน แรงบิดต่างกัน ความเร็วรอบในการทำงานต่างกัน
มอเตอร์ไม่จำเป็นต้องมีเกียร์ แต่ก็ต้องมีเฟืองท้าย ใช่ไหมครับ(ไม่นับพวกมอเตอร์อยู่ที่ล้อเลยนะ นับเฉพาะพวกมอเตอร์ต่อเฟืองท้ายไปยังล้อแต่ละคู่)

ด้วยการที่มอเตอร์ มีแรงบิดทันที 0-รอบสูงสุด และอัตราความเร็วรอบมอเตอร์มันก็น่าจะสูงมากๆ(น่าจะมีหมื่นๆรอบไปเลย)
พอมาทดกับเฟืองท้าย มันก็เลย เพียงพอ กับความต้องการ เพียงพอกับการใช้งานพอดี โดยไม่จำเป็นต้องมีเกียร์มาช่วย ทดแรง หลักการน่าจะปามานนี้มั้งครับ

อย่าง ZF ที่เปิดตัวเกียร์สำหรับมอเตอร์EV ก็มีแค่ 2 เกียร์เท่านั้น อาจจะเพราะ เพียงพอแล้ว สำหรับการทำงาน ก็เป็นได้

ปอลิง ผมว่า อนาคต คงต้องแข่งกันอีกว่า มอเตอร์ตัวเดียว+เกียร์+เฟืองท้าย ไปสู่ล้อ
กับ มอเตอร์ตัวเดียว แยกไปที่ล้อเลย ใครจะชนะ ในวงการรถยนต์ไฟฟ้า
ถ้ามอเตอร์แยก ชนะ เกียร์ก็คงจะหายไปจากรถยนต์ล่ะมั้งครับ

[XMSL]

เทคโนโลยีมอเตอร์/สเต็ปมอเตอร์พัฒนาไปมาก ยังงัยเดี๋ยวคงมีวิธีทำให้ย่านการทำงานกว้างขึ้นครับ

[rapee001]

ระบบส่งกำลังทุกชนิดมีการสูญเสียพลังงานในแรงเสียดทานระหว่างเฟืองและแรงต้านการหมุนของเพลา (เกียร์ยิ่งเยอะ,เพลายิ่งยาว,เพลายิ่งหนัก ยิ่งสูญเสียเยอะ)

เครื่องยนต์ลูกสูบมีจุดแข็งที่ แรงม้าสูงตามรอบเครื่อง แต่มีจุดอ่อนที่แรงบิดต่ำ จึงต้องใช้ระบบส่งกำลังดีๆช่วยให้รถใช้งานได้ในทุกย่านการใช้งาน

ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้ามีจุดเด่นที่แรงบิดสูงในรอบต่ำ และแรงม้าคงที่ตลอดรอบใช้งาน เลยทำให้ระบบส่งกำลังแทบหมดความสำคัญไปเนื่องจากมอเตอร์ลูกเดียว
มีความสามารถพอที่ตอบสนองการใช้งานได้ทุกรูปแบบ

แต่มีจุดอ่อนที่มอเตอร์พลังสูงกินไฟเยอะ ต้องใช้แบตลูกใหญ่ที่มีน้ำหนักมาก และด้วยน้ำหนักแบตที่มาก เลยทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมถูกลดทอนลงไป

[deertesla]

ผมว่าถ้านิสสัน ลีฟมีเกียร์นี่ ความเร็วสูงสุดอจจะได้ไม่ต่ำกว่า220กม./ชั่วโมง และอาจจะได้ระยะทางที่แบตเตอรี่วิ่งได้ไกลกว่าเดิมด้วยซ้ำ

[panjap]

รถไฟฟ้าไม่มีเกียร์ เป็น direct drive ก็ได้ หรือจะมี เกียร์ ก็ได้ แล้วแต่ design ของรถแต่ละค่าย  แต่ปกติจะมีเกียร์ อัตราส่วน ราวๆ 10:1  ไม่งั้น ความเร็วของมอเตอร์ที่ ปั่นไปได้ กว่า 2 หมื่น rpm มันไปปั่นล้อจนล้อฟรีอยู่กับที่

[Krongbun]

ทำมอเตอร์ 2 ย่านไปเลย จบๆ 
จากที่ทำหุ่นยนต์มา ต้องเลือกระหว่าง จะเอาแรงบิดเยอะรอบต่ำ หรือจะเอาความเร็วสูงรอบจัดแต่แรงน้อย

[locomotive]

หัวรถจักดีเซลของรถไฟ ไม่มีตัว Transmission ขับโดยมอเตอร์ไฟฟ้าที่แกนเพลาล้อเลย มีกำลังมหาศาสแค่ไหนละที่ลากริ้วขบวนหนักๆ ยาวๆ ได้คิดเอาเอง เครื่องดีเซลเดินรอบปั่นไฟอย่างเดียว

[kiwiwi]

พอดีเครื่องมือที่ผมมีอยู่ตอนนี้จำกัดนะครับ

แต่ทดลองคร่าวๆให้นิดนึง
ผมเอามอเตอร์ไปพ่วงกับแบตเตอรี่ที่มีอยู่ แล้วลองเบรคมอเตอร์ด้วยมือ

ผลคือ แอมป์ไม่ได้ลดลง แต่เป็นการเพิ่มขึ้นเล็กน้อย


แปลง่ายๆก็คือ สมมติมอเตอร์ตัวนี้ หมุนที่ 10000 รอบต่อนาที + ทดเฟืองท้ายให้ล้อหมุนไปที่ความเร็ว 200 มันกินวัตต์ที่ 1000(สมมตินะ)

ใส่เกียร์เข้าไป มันก็กินวัตต์ที่ 1000อยู่ดี อะไรประมาณนั้น

คือผมไม่รู้จะอธิบายเป็นตัวเลขทางคณิตศาสตร์อย่างไร แต่เคยปรึกษากับวิศวะไฟฟ้าท่านนึง เค้าอธิบายมาแบบนั้นครับ ว่ารถไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีเกียร์

การทดลองที่สองครับ จำลองเข้ากับคันเร่งไฟฟ้าเลย
แต่จริงๆแล้วผมไม่รู้ว่าเงื่อนไขของรถไฟฟ้าเค้าเซ็ทโว้ลท์ค้าแล้วปรับกระแสเข้า หรือเซ็ทกระแสค้างแล้วปรับ volt นะครับ  แต่เมื่อเบรคมอเตอร์ เราจะเห็นโว้ลท์ดร๊อป แต่แอมป์เพิ่ม = watt เท่าเดิม



แต่ที่เห็นชัดๆคือ เมื่อมอเตอร์ลอยตัว watt จะลดลง
ในแง่ของโหลด ก็ไม่จำเป็นต้องมีเกียร์ครับ

ผิดพลาดประการใดชี้แนะได้นะครับ

[Jacob]

- อย่างพัดลมเปิดเบอร์ 1 หมุนช้ากว่าเบอร์ 3 ก็ประหยัดไฟกว่ารึป่าวคับ
- เกียร์ไม่ใช่เบรคนะ(อย่างรีบนบอกมอเตอร์ทำงานเท่าเดิมแต่ไปจับให้หยุดเลยทำงานช้าลง)​ เหมือนทำให้พัดลมเบอร์ 1 ทำงานเทียบเท่าเบอร์ 3
ปล. แต่พัดลมทุกวันนี้ก็ไม่มีเกียร์นะ มันคงกินไฟต่างกันไม่มาก แล้วกลายเป็นเพิ่มต้นทุน เพิ่มการดูแล เลยไม่ใส่มากกว่า

[Weetting]

ตอบแบบขี้เกียจคำนวณให้ 

เอาเป็นว่า แค่รอบของมอเตอร์กับทดเฟืองท้ายมันสามารถไปได้ถึง 220 Km/H

โดยที่ หากทดเฟืองท้ายให้รอบสูงขึ้นก็จะะได้อัตราเร่งที่ดีขึ้น  เบาแรงตอนออกตัว แต่สุดท้ายมันก็ไม่ได้ประหยัดกว่าทดต่ำๆอยู่ดี 

มันเลยไม่จำเป็นขนาดนั้น

[Akara]

 หรืออาจใช้ดูอัลมอเตอร์(รอบจัด) เลยคิดเล่นๆต่อไปอีก บวกกับดูอัลแบต ดูอัลชาร์จเจอร์ ซึ่งน่าจะลดเวลาการชาร์จลงได้อีกครึ่งนึงด้วย

[testmaster]

ใช้มอเตอร์ตัวเดียวนั้นหล่ะถูกต้องละครับ ใส่ไปสองตัวแถมยังต้องมีการใกลสลับมอเตอร์อีกซึ่งมันไม่จำเป็นอยู่แล้วเพราะมันมี inverter มันก็คุมระกับมอเตอร์ได้อยู่แล้ว ไอ้เรื่องมอเตอร์ตัวเล็กมันก็เหมือนเครื่องเล็ก เครื่องใหญ่อะครับก็ต้องมีแบ่งบ้างให้มีรุ่นแพงรุ่นถูก

[akewizard]

ตอนนี้เรามองว่ารถมอเตอร์ไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีเกียร์ เพราะกำลังมอเตอร์เองมากพอที่จะ Direct กำลังไปที่ล้อโดยตรง

แปลว่าถ้าใส่เกียร์ให้มัน มันน่าจะวิ่งได้เร็วกว่าเดิมโดยใช้การค่อยๆทดกำลังขึ้นไปแบบรถเครื่องยนต์น้ำมันรึเปล่า ??
สมมุติว่าใส่ CVT ให้มอเตอร์ไฟฟ้า แปลว่ามันสามารถ overdrive รอบเครื่องของรถไฟฟ้าให้มากขึ้นไปได้อีกอย่างต่อเนื่อง โดยที่ยังใช้กำลัง watt เท่าเดิมได้

ผมเข้าใจว่าคำถามของ จขกท. น่าจะประมาณนี้รึเปล่าคับ

[mamaman]

ตอนนี้เรามองว่ารถมอเตอร์ไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีเกียร์ เพราะกำลังมอเตอร์เองมากพอที่จะ Direct กำลังไปที่ล้อโดยตรง

แปลว่าถ้าใส่เกียร์ให้มัน มันน่าจะวิ่งได้เร็วกว่าเดิมโดยใช้การค่อยๆทดกำลังขึ้นไปแบบรถเครื่องยนต์น้ำมันรึเปล่า ??
สมมุติว่าใส่ CVT ให้มอเตอร์ไฟฟ้า แปลว่ามันสามารถ overdrive รอบเครื่องของรถไฟฟ้าให้มากขึ้นไปได้อีกอย่างต่อเนื่อง โดยที่ยังใช้กำลัง watt เท่าเดิมได้

ผมเข้าใจว่าคำถามของ จขกท. น่าจะประมาณนี้รึเปล่าคับ

เกียร์เอาไว้ทดแรงครับ
เครื่องยนต์ มี Power Band หรือแรงบิด ที่ไม่คงที่ครับ จึงต้องเอาเกียร์มาช่วยทดแรงไงครับ เพื่อประหยัดพลังงาน
แต่มอเตอร์ ไฟฟ้า พลังงานมันค่อนข้างคงที่ครับ มีแรงตั้งแต่รอบต้นยันปลาย มันคือ เครื่องยนต์ในอุดมคติ ที่ เครื่องยนต์สันดาปทำไม่ได้ไง
แปลว่าถ้าใส่เกียร์ให้มัน มันน่าจะวิ่งได้เร็วกว่าเดิมโดยใช้การค่อยๆทดกำลังขึ้นไปแบบรถเครื่องยนต์น้ำมันรึเปล่า ??

จากข้างบนจะใส่เกียรืไปทำไม ในเมื่อไม่มีเกียร์ ก็เหยียบทะยานไปได้ เร็วเพียงพอ ยกเว้น ความเร็ว 200 ไม่พอ ค่อยใส่เกียร์ ทดเพิ่ม ซึ่ง ไม่จำเป็นอีกเหลาะก็ปรับเฟืองทดเอา
เราเรียก เกียร์ก็ต่อเมื่อ มีการปรับอัตราทดไปไมา มากกว่า 1

รถไฟฟ้าก็มีเกียร์เดียว คือ อัตราทดเดียวไม่จำเป็นต้องมี เยอะ จบนะ เพราะไม่มีปัญหาเรื่อง กำลังขับที่ไม่คงที่ แบบเครื่องยนต์สันดาบ

ยกตัวอย่างง่ายๆ

ที่ความเร็ว สูง รอบสูง 160 km/hr ในขณะที่ รถยนต์ สันดาป พลังงานตกมาก เร่งต่อไม่ค่อยขึ้นแล้ว
แต่รถไฟฟ้า กลับมีแรงบิดสูง กว่า จนต้อง ตัดพลังงานไม่ให้ ไปเกินกว่านั้นอีกครับ

[mamaman]

ผมว่าถ้านิสสัน ลีฟมีเกียร์นี่ ความเร็วสูงสุดอจจะได้ไม่ต่ำกว่า220กม./ชั่วโมง และอาจจะได้ระยะทางที่แบตเตอรี่วิ่งได้ไกลกว่าเดิมด้วยซ้ำ

พูดแบบ นี้ แปลว่าไม่เข้าใจระบบ เกียร์  รถมีเกียร์ครับ แต่มีเกียร์เดียว เพราะแรงบิดมหาศาล
เค้าจะทำให้รถวิ่งเร็วกว่านี้ก็ได้ โดยปรับ อัตราทด เฟืองขับ เกียร์ เดียวนั่นละ แต่ เค้าล็อคไว้ เพื่อ แรงบิดมันมหาศาลครับ อันตราย และ ยิ่งรอบจัดยิ่งกินไฟ เค้าทำรถประหยัดไม่ใช่รถ ซิ่งครับ เกียร์เดิมเค้าจะทำให้วิ่ง 220 ก็ได้ครับ

[DiKiBoyZ]

ผมตอบแบบคนโง่ๆ คนนึงตอบ 

ถ้าเพิ่ม เกียร์ ต้องเพิ่ม cost ก็เลยไม่ต้องมีเกียร์มากมาย
มีเกียร์ 1 พอละ กับอัตราทด 1 : X ก็พอละ
แค่นี้รถ EV บ้านๆ ใช้งานทั่วไป ก็ Top Speed เกือบจะ 200 อยู่ละ (ถ้าไม่ lock ไว้)

ถ้าอยากได้เร็วกว่านี้ ก็ เปลี่ยนอัตราทดเอา แค่นี้ก็ไปได้ยาวละ เปลี่ยนแค่อัตราทดก็ยังใช้ cost ถูกกว่าเกียร์ทั้งลูกอีก

ด้วย powertrain เป็น มอเตอร์ ไม่ต้องกังวลเรื่องของเหลวแล้ว อัตราทดหรือชุดส่งกำลัง ก็ตัดปัญหาเรื่องของเหลวไปได้เยอะ จากน้ำมันเกียร์ที่หายไปเช่นกัน อาจจะมีพวกเฟืองท้ายนิดหน่อย

[mamaman]

ผมตอบแบบคนโง่ๆ คนนึงตอบ 

ถ้าเพิ่ม เกียร์ ต้องเพิ่ม cost ก็เลยไม่ต้องมีเกียร์มากมาย
มีเกียร์ 1 พอละ กับอัตราทด 1 : X ก็พอละ
แค่นี้รถ EV บ้านๆ ใช้งานทั่วไป ก็ Top Speed เกือบจะ 200 อยู่ละ (ถ้าไม่ lock ไว้)

ถ้าอยากได้เร็วกว่านี้ ก็ เปลี่ยนอัตราทดเอา แค่นี้ก็ไปได้ยาวละ เปลี่ยนแค่อัตราทดก็ยังใช้ cost ถูกกว่าเกียร์ทั้งลูกอีก

ด้วย powertrain เป็น มอเตอร์ ไม่ต้องกังวลเรื่องของเหลวแล้ว อัตราทดหรือชุดส่งกำลัง ก็ตัดปัญหาเรื่องของเหลวไปได้เยอะ จากน้ำมันเกียร์ที่หายไปเช่นกัน อาจจะมีพวกเฟืองท้ายนิดหน่อย

ถูกครับ จะเอา TOP เท่าไหร่ ก้เลือก อัตราทดเฟืองเลย ยังไงแรงบิด ก็มหาศาลอยู่แล้ว
ที่ใช้ๆ กันนี่คือ เค้า ลดพลังงานมันที่รอบสูงๆ ด้วย ป้องกัน มันแรงเกินไปนั่นละ ไม่ใช่ มันเหี่ยวปลายนะ แต่เค้า ล๊อคครับ

[Left lane driver]

ตามนี้ครับ
หลักๆคือมอเตอร์ไฟฟ้ามันหมุนได้รอบจัดกว่าเครื่องยนต์อยู่แล้ว และมีแรงบิดตั้งแต่รอบต่ำ รถบ้านๆเลยไม่จำเป็นต้องมีเกียร์ (หรือถ้าจะบอกให้ถูกคือมีเกียร์เดียว)

ส่วนจะใส่เกียร์เพิ่มเข้าไปก็ได้ (นาทีที่ 3:39) ก็จะทำให้มอเตอร์หมุนถึง Peak power ได้เร็วกว่า แต่อาจจะทำให้ล้อหมุนฟรีได้เพราะแรงบิดมันเยอะ แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นกับขนาดมอเตอร์ด้วย

[Ruksadindan]

ตามข้างบนเลยครับ ผมก็เคยดูคลิปนี้ของ EE มาก่อนหน้านี้

[SM.]

ด้วยความแรงของ motor ทำให้ไม่จำเป็นที่จะต้องมีเกียร์เลย

[Jacob]

เรื่องความแรงไม่น่าห่วง แต่ห่วงเรื่องแบตหมด อย่างการขับที่ 90 จะได้ระยะทางไกลกว่าขับ 120 เลยเกิดคำถามว่าถ้ามีเกียร์ มอเตอร์จะกินไฟเหมือนความเร็ว 90 แต่วิ่งได้เร็ว 120 มั้ย
ซึ่งจากคห.บน เกียร์ทำให้นน.เพิ่ม สูญเสียกำลัง แล้วยังเพิ่มต้นทุนและการดูแล ไปๆมาๆอาจไม่คุ้มกับการประหยัดไฟ
ยิ่งถ้ารถมีมอเตอร์หลายตัว คุมล้อหน้าล้อหลัง ช่วงที่ต้องการแรงบิดเยอะก็ทำงานพร้อมกัน แล้วถ้าต้องใช้แรงน้อย เช่น ตอนลอยลำความเร็วสูง ก็อาจจะหมุนแค่ตัวเดียวพอ แบบนี้น่าจะคุ้มกว่าใช้เกียร์มั้ย​

[lay]

อ่านคำตอบจากหลายท่านแล้ว   ...สรุปว่า คงต้องรอ...ฝากความหวังไว้กับพัฒนาการด้านแบต ไช่ไหมครับ

[Jacob]

ไม่ใช่แค่แบตครับ รถไฟฟ้ายังพัฒนาต่อยอดได้อีกเยอะเลย รถพลังงานแสงอาทิตย์ก็มี

[mamaman]

ใช่ครับ พลังงานไฟฟ้า ไม่ได้มาจากแค่น้ำมัน
นั่ละประเด็น
เราสามารถเอา พลังงานจากการ ปั่น จักรยาน ออกกำลังกายมาเก็บไว้ในแบต แล้วถ่ายลง รถยังได้